ホワイトペーパーCisco ネットワーク解析モジュールを使用した VoIP のモニタリング2009 年 3 月 目次
内容 はじめに音声、ビデオ、およびデータ ネットワークの統合によって、ネットワーク管理は複雑さを増し、新しいツール、技法、およびベスト プラクティスが必要になっています。音声などのリアルタイム アプリケーションでは、企業で通常使用されるアプリケーションよりもネットワークの要件が厳しくなっています。たとえば、VoIP はネットワークの遅延とジッタの特性に大きく影響されます。このような問題が発生すると、ユーザはすぐに察知し、トラブル チケットを生成します。一方、Web サーバのトランザクションと電子メール トラフィックは、遅延とジッタに対する耐性に優れています。VoIP の導入によって加わる複雑さを効果的に管理すると、トラブル チケットは減少し、高いユーザ満足度を維持できるため、IT 担当者に大きなメリットがあります。 包括的な管理戦略には、企業のプロセスとの連携、およびアプリケーション配信ライフサイクル全体の管理の一貫性が必要です。後者の例としては、導入、トラブルシューティング、ネットワーク保守、およびアップグレードの詳細な計画などが考えられます。ライフサイクルの各部分でプロセスを実装するときに重要なことは、企業ネットワークの計画、管理、およびトラブルシューティングを支援する管理ツールを使用することです。このホワイト ペーパーでは、VoIP の品質の問題をプロアクティブに検出し、トラブルシューティングに役立つ Cisco® Network Analysis Module（NAM; ネットワーク解析モジュール）の機能を紹介します。NAM 4.0 の VoIP 解析機能について説明し、使用例では毎日の運用の問題を解決するツールの使用方法について詳しく述べます。NAM 4.0 リリースにより、Cisco Unified Communication Management Suite 1のコンポーネントの 1 つである Cisco Unified Service Monitor では、ネットワーク全体に導入された NAM から音声パフォーマンス メトリックを収集し、企業全体の音声品質レポートを作成できます。Cisco Unified Service Monitor、Cisco Unified Operations Manager、および Cisco Unified Service Statistics Manager を含むこのスイートを使用すると、VoIP 展開に関する企業全体のレポートを作成し、VoIP 展開を管理することができます。 対象読者このホワイト ペーパーは、VoIP ネットワークのモニタリング、管理、プランニング、およびネットワーク パフォーマンスと品質の問題への対処を担当するすべての人に役立ちます。たとえば、ネットワーク設計者、ネットワーク エンジニア、IT 設計者/エンジニア、パフォーマンス管理および最適化の担当者、IT 管理者などです。 概要音声品質モニタリング システムの目標は、音声品質を適切なタイミングで正確に示し、必要に応じてユーザに通知する、一連の機能をサポートすることです。Mean Opinion Score（MOS）は、VoIP コールの品質を監視する標準的な方法です。この方法では、遅延、ジッタ、および音声品質に影響する他のネットワーク特性を考慮に入れます。コール品質の計算に加え、システムではコールを発信する電話の ID、コール履歴、コール ボリューム、ピーク時と低利用率時などの関連する傾向履歴など、他のさまざまな情報を認識する必要があります。最後に、発生した問題を IT 管理者に通知する機能も重要です。Cisco NAM では、こうした機能を提供します。NAM では Real Time Protocol（RTP）ストリームで転送された VoIP コールを検出し、その MOS を計算します。MOS は定期的に計算され、NAM の GUI には、音声品質に関するリアルタイムおよび過去のレポートが表示されます。コールがアクティブな状態にあっても、管理者は MOS スコアにリアルタイムにアクセスできます。NAM はオープンなデバイスであることに注目してください。つまり、NAM のインターフェイス経由で NAM に対してポーリングを行うことのできるアプリケーションでは、NAM のデータを利用できます。こうしたオープン性によって、使用する他のアプリケーションと簡単に統合できます。 NAM の導入による VoIP モニタリング次の図は、キャンパス、データセンター、および 2 つのブランチ オフィスで構成される企業ネットワークを表しています。  図 1 Cisco NAM の導入 NAM は対象とする使用状況によってさまざまな場所に導入できます。たとえば、NAM をブランチに導入すると、ブランチ オフィスのすべての発信コールと着信コールの品質を監視し、品質レベルの低下がないか監視できます。また、データセンターの NAM では、電話から Cisco Communications Manager クラスタに送信されたシグナリング メッセージを監視し、コール元とコール先に関する詳細情報を収集できます。メイン キャンパスのエッジに配置された NAM では、メイン キャンパスから特定のリモート オフィスへのコールの品質低下に関してアラームを発することができます。 音声モニタリングのしくみVoIP コールは、SIP などのシグナリング プロトコルを使用して確立されます。電話エンドポイントではこのシグナリング プロトコルを使用して情報を交換します。確立が完了すると、音声トラフィックは RTPなどのストリーミング プロトコルにより送信されます。NAM では RTP ストリームのシグナリング メッセージと音声トラフィックを検出します。また、一連のコール確立メッセージを関連する RTP ストリームに関連付けることもできます。 NAM では、Skinny Call Control Protocol（SCCP）、SIP、H.323、および Media Gateway Control Protocol（MGCP）のシグナリング メッセージを監視します。シグナリング メッセージから収集される情報としては、現在アクティブなコール、コール統計情報、コール履歴、コール元とコール先に関する詳細情報、使用コーデック、使用ポート番号、およびその他の関連情報があります。これらの統計情報はリアルタイムに、および履歴に基づいて収集できます。 コールの品質を測定するため、NAM では RTP ストリームを検出し、監視します。まず、NAM ではパケット ヘッダーを調べ、RTP パケットであるかどうか特定します。RTP パケットである場合、パケットが新しい RTP ストリームに属するか、既存の RTP ストリームに属するかを調べます。RTP パケットが検出され、ストリームと関連付けられると、RTP パケットは MOS プロセスに送信され、品質解析が行われます。MOS プロセスではリアルタイムで計算を行い、ジッタ、実際のパケット損失、調整されたパケット損失、補正が行われた秒数、深刻な補正の秒数など、音声品質メトリックを計測します。NAM では、上記のメトリックを使用し、ITU-T 勧告 G.107 に基づいて R-Factor MOS を計算します。毎分、GUI で上記のメトリックの最高値、最低値、および平均値のレポートが作成されます。 このリアルタイム レポート作成の重要な点は、コールがアクティブな場合でもユーザは音声品質メトリックを確認できることです。統計情報を収集するのにコールの終了を待つ必要はありません。このリアルタイム モニタリングはソリューションの重要な部分であり、問題への迅速な対処が容易になります。 注：シグナリング メッセージを監視するには、VoIP エンド ポイント（IP 電話）からコール管理サーバまでのコール シグナリング メッセージの経路に NAM が配置されている必要があります。シスコのユニファイド コミュニケーション システムでは、サーバは Unified Communications Manager です。 NAM GUI を使用した音声モニタリングNAM の GUI を使用すると、ネットワークから収集されたリアルタイムおよび過去の VoIP データに簡単にアクセスできます。また、しきい値をプロアクティブに設定して監視し、システムのエンド ユーザへの影響を最小限に抑えることもできます。ここでは、GUI の音声関係の画面のさまざまな側面について説明します。 音声モニタリング GUI はさまざまなカテゴリに分割されています。Active Call Monitoring（アクティブ コール モニタリング）セクションでは、現在アクティブなコールのさまざまなメトリックが表示されます。MOS Quality（MOS 品質）および Alarm Threshold（アラームしきい値）グラフでは、1 時間分のアクティブ コールの品質が表示されます。品質メトリックは RTP ストリームを元に計算されるため、NAM はコールの経路に配置する必要があります。たとえば、ブランチ オフィスのエッジに配置された NAM では、そのブランチで発信/着信されるすべてのコールの品質メトリックを測定できます。 Active Calls（アクティブ コール）表には、コール シグナリング メッセージとコールに使用される RTP ストリームを関連付けることで収集された情報が表示されます。シグナリングと RTP ストリームの相関を表すため、理想的にはコールのシグナリング メッセージと RTP ストリームのモニタリングが可能な場所に NAM を配置する必要があります。  図 2 アクティブ コール - MOS 品質 Terminated Calls（終了コール）表では、品質の問題があるコール、これらのコールの発信元、使用コーデック、他の関連情報などの点を解析します。たとえば、Worst N Calls メニューを選択すると、下位 N 個のコールに関する詳細な情報（コールの発信元と着信先、開始時刻、終了時刻、および品質）が表示されます。この情報によって、ネットワークの特定の場所、または一日の特定時間帯の一時的なネットワーク条件に問題を切り分けることができます。Known Phones（既知の電話）と RTP Stream（RTP ストリーム）セクションでは、それぞれ個々の電話に関する詳細情報、および未加工の RTP ストリームに関する情報を提供します。トラブルシューティングの際、Active Calls メニューから RTP Stream 画面に移動すると便利です。たとえば、コールで使用されているコーデックに関する詳細情報を表示できます。 下記の使用例では、ここで説明した GUI 画面を利用して実際の問題を解決します。VoIP ネットワークで一般に発生する問題の対処方法を示すため、ワークフローと関連するスクリーンショットが記載されています。 使用例：音声品質低下のトラブルシューティングNAM GUI のモニタリングによって、ネットワーク管理者が VoIP 品質の問題を検出した状況を考えてみましょう。問題の根本的原因を特定するため、管理者はどのような手順を踏むことができるでしょうか。 図 2 に示したように、NAM では音声コールを品質別（Poor（低）、Fair（中）、Good（良）、および Excellent（優）の各カテゴリ）に分類します。この評価は MOS スコアに基づいており、ユーザはネットワークの感度レベルに合わせて設定できます。NAM では MOS 範囲に設定済みのデフォルト値を使用します。グラフでは、数分前に低品質のコールがあったことを示しています。  図 3 個々の RTP ストリームと関連 MOS この問題に対処するトラブルシューティングの次の手順は、低品質コールに関する詳細情報を取得することです。図 3 には、個々の RTP ストリーム、および関連する MOS スコアを示しています。上の表で強調表示された部分が示すように、前述のグラフで明示された範囲では、最初の数コールの MOS スコアは非常に低くなっています（1.76）。 図 3 からはほかにも興味深いことがわかります。Packet Loss（パケット損失）列では、VoIP ストリームにパケット損失があることを示しています。 次の手順では、パケットが破棄された場所に関する手がかりを得ます。それには、RTP ストリームのソース アドレスを調べる必要があります。すべてのコールのソース IP アドレスは 10.14.1.2 ですが、ポート番号が異なります。通常、会議システムではこのように異なるストリームに異なるポート番号を使用します。ネットワーク トポロジ図を調べると、10.14.1.2 が企業のメイン キャンパスの 3 番ビルに位置することがわかりました。また、トポロジには、3 番ビルのエッジ ルータに NAM が搭載されていることが示されています。その NAM にログインし、パケットが破棄された場所の手がかりを探します。  図 4 3 番ビルの NAM からのインターフェイス統計情報 パケット関連の詳細な統計情報を示すインターフェイス統計情報画面に移動すると、キャンパス ネットワークのコアに接続するインターフェイス Gi1/22 で大量のパケット損失があることがわかります。  図 5 MOS Quality グラフ 音声ストリームを含め、3 番ビルとキャンパスの残りの部分との間で行き来するすべてのトラフィックはこのインターフェイスで処理されるため、このインターフェイスが RTP ストリームのパケット破棄の根本的原因である可能性が高いことがわかります。結局、この例では、ライン カードのハードウェア障害の問題がインターフェイスに影響を与えていたことがわかりました。カードを交換すると、問題は解決しました。 このトラブルシューティング ワークフローでは、いくつかの VoIP 品質モニタリング機能を取り上げています。また、VoIP 機能がどのように NAM の他のトラフィック モニタリング機能と組み合わせて使用できるかも示しています。特にこの例では、3 番ビルの NAM のインターフェイス統計モニタリングを使用して、問題の根本的原因を特定しました。 使用例：音声品質と Quality of Service（QoS）の問題の関連付けNAM GUI では多数のレポートが作成されます。使用状況に応じて、ユーザは使用するレポートを選択してワークフローを開始できます。この使用例では、前の使用例で取り上げた問題を多少変化させた問題を扱います。前の使用例ではプロアクティブな対応について説明しましたが、この例では問題に迅速に対応する方法を示します。 状況は、管理者がここ数分間でいくつかの苦情を受けているというものです。品質に問題があることは理解しましたが、ネットワークのどこに問題があるかは不明です。この場合、問題を特定のコールの集合に絞り込むと効果的です。図 5 の MOS 品質に関する円グラフを検討します。このグラフでは、監視する時間を変更することができ、解析期間を 5 分間または 15 分間に絞り込むことができます。図 5 は、コールが全体的に望ましくない品質であることを示しています。優の品質のコールはわずかしかなく、音声トラフィックに関する大きな問題があることがわかります。  図 6 Worst N Calls さらに、Worst N Calls 画面（図 6）を見ても問題があることが明らかです。MOS 2.36 は「低」品質の範囲です。  図 7 コールの詳細情報 コールに関する詳細情報を表示し、電話の所在地、使用コーデック、関連する RTP ストリーム、およびその他の有用な情報を入手します（図 7）。  図 8 QoS の実装後のトラフィックの内訳 問題の範囲は広範に及ぶと考えられ、特定の場所や時間に限定できないため、NAM の Quality of Service（QoS）モニタリング機能を使用し、音声トラフィックがネットワークのサービス レベルに達しているかどうかを確認します。最初に、Differentiated Services（Diffserv）プロファイルを作成し、DSCP または Type of Service（ToS）値に関連付けられたアプリケーションを特定します。管理者は NAM を使用してアプリケーション トラフィック フロー、各アプリケーションに関連付けられた DSCP 値、および DSCP 値ごとの全帯域幅の利用状況を監視できます。 この解析では、音声トラフィックがベストエフォート トラフィックとして扱われていること、つまり、音声ストリームの優先度が低いことがわかりました。ネットワークは広帯域幅の接続でプロビジョニングされていましたが、QoS が適切でないため、ピーク時間の VoIP トラフィックに問題が発生しました。適切な QoS スキームを適用することでこの問題は解決しました。  図 9 QoS の実装後のトラフィックの内訳 使用例：プロアクティブなトラブルシューティングを目的とした音声品質のしきい値音声品質をプロアクティブに管理するには、潜在的な問題が自動的に警告されるようにする必要があります。そのためには、NAM でしきい値と警告メッセージを使用します。図 9 に示すように、警告対象のメトリックを複数設定できます。MOS しきい値は、コーデックごとに異なる値を設定できます。これは、コーデックによって、品質の許容範囲が異なることがあるためです。さらに、ジッタ、補正の秒数、およびパケット損失にも、ネットワークの要件に基づいてしきい値を設定できます。デフォルト値があらかじめ設定されていますが、必要に応じて変更できます。 警告は syslog メッセージとして送信されるため、警告を特定の syslog レシーバーにエクスポートするよう NAM を設定する必要があります。通常の企業では、syslog レシーバーはさまざまなデバイスから syslog メッセージを収集し、メッセージを処理するネットワークまたはパフォーマンス管理製品に提供します。上の図に、設定可能なさまざまなしきい値を示します。コーデックごとに MOS の許容範囲を変える必要がある場合、この機能が役立ちます。  図 10 MOS しきい値のグラフ NAM では、設定されたしきい値に対する現在のコール品質のスナップショットを表示できます（図 10）。管理者はこのレポートを使用して、コールが設定されたしきい値を超えているかどうかをすぐに判断できます。上の図では、すべてのコールが優れた品質であり、VoIP が問題なく動作していることを示しています。  図 11 Cisco Unified Communications Management Suite への Cisco NAM メトリックの組み込み Cisco NAM と Cisco Unified Communications Management Suite との統合Cisco Unified Communications Management Suite 製品を利用すると、VoIP ネットワークのすべての面をエンドツーエンドで把握できます。音声品質を解析するため、Cisco Unified Communications Management Suite では NAM の音声メトリックを取り込み、ネットワーク全体の品質解析を行います。このようにシステムが統合されていると、ネットワーク全体の音声品質を包括的に把握できます。また、ネットワークの一部分で発生したパフォーマンスの問題の根本的原因が他の場所にある場合でも、問題のトラブルシューティングを行うことができます。上述のとおり、統合をサポートしている Cisco Unified Communications Management Suite のリリースは 2009 年後半に出荷予定です（図 11）。 NAM から直接的または間接的に取り込んだ情報を収集し使用する、このスイートに含まれる製品の簡単な特徴は次のとおりです。
図 11 に、Cisco Unified Service Monitor によって NAM データが収集される様子を示します。これらのメトリックの処理後に生成されたネットワーク アラームと警告は Cisco Unified Operations Manager にエクスポートされます。Cisco Unified Operations Manager では、アラームが発せられると管理者に通知し、アラームを生成させた NAM モジュールへ直接接続できるようにします。管理者は NAM に直接ログインしてトラブルシューティングを継続できます。NAM、Cisco Unified Service Monitor、および Cisco Unified Operations Manager 間のワークフローによって、管理者は早期の通知と問題の根本的原因に関する有用な情報を得ることができ、ネットワーク全体の品質を管理できます。Cisco Unified Service Statistics Manager では Cisco Unified Service Monitor 経由で NAM データを間接的に収集します。このデータを使用して、IT 担当者の将来の導入計画作成に役立つ過去の傾向分析およびキャパシティ プランニング レポートを提供します。 まとめ今日の複雑なマルチメディア ネットワークにおいて、エンド ユーザ エクスペリエンスの品質を測定する機能は不可欠です。NAM 4.0 では VoIP トラフィックの品質を監視できるため、IT 担当者が VoIP の問題の検出、特定、およびトラブルシューティングを行う能力が大幅に高まります。リアルタイム モニタリングと警告機能により、ユーザ エクスペリエンスをプロアクティブに監視することができるようになり、エンド ユーザの満足度を向上させることができます。 用語集
参考資料
|
||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||
Cisco ネットワーク解析モジュールを使用した VoIP のモニタリング